1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (3s + 37)/(s² + 6s + 10) の f(t) を平方完成によって求め、f(0.4) を計算せよ。
F(s) = (3s + 37)/(s² + 6s + 10)t = 0.4 s
f(0.4) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 6y′ + 8y = 16·u(t) に従う。系は静止状態(y(0) = 0、y′(0) = 0)から始まり、入力は t ≥ 0 で大きさ 2 のステップ u(t) である。ラプラス変換を用いて出力 y(0.2) を求めよ。
y″ + 6y′ + 8y = 16·u(t)u(t) = 2y(0) = 0, y′(0) = 0t = 0.2 s
y(0.2) =
3.ブロック線図ふつう
単位負帰還ループの G(s) = 9(s + 5)/((s + 2)(s + 6)) である。基準入力に大きさ 2 のステップを加える。定常偏差 ess を求めよ。
G(s) = 9(s + 5)/((s + 2)(s + 6))R = 2
ess =
4.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 26 が、プラント G(s) = 1/(s + 5) を単位負帰還ループで駆動する。外乱 D はプラントの入力に加わる(コントローラの出力に加算される)。 R = 0 のとき、大きさ 0.5 の外乱ステップを加える。定常出力 css を求めよ。
K = 26G(s) = 1/(s + 5)D = 0.5R = 0
css =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 87/(s² + 12s + 87) で、単位ステップ入力を受ける。 ステップ応答のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
G(s) = 87/(s² + 12s + 87)
%OS = %
6.ステップ応答むずかしい
R = 45 Ω、L = 20 mH、C = 10 µF の直列 RLC 回路に、t = 0 で 5 V のステップを加える。コンデンサは充電されておらず、ステップの前には電流は流れていない。 コンデンサ電圧のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
R = 45 ΩL = 20 mHC = 10 µFV = 5 V
%OS = %
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
単位フィードバックのループで L(s) = K(s + 11)/(s(s + 2)(s + 4))、K > 0 です。閉ループが安定となる最大のゲイン Kmax を求めなさい。
L(s) = K(s + 11)/(s(s + 2)(s + 4))
Kmax =
8.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡むずかしい
L(s) = K(s + 16)/(s(s + 8)) の根軌跡は、s = 0 と s = −8 の間で実軸から離れ、円を描いて零点の左側で再び実軸に戻ります。合流点 si を求めなさい。
L(s) = K(s + 16)/(s(s + 8))
si =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
放物線入力 r(t) = 2·t²/2 が、G(s) = 20(s + 3)/(s²(s + 10)) の単位フィードバックのループに加えられます。定常偏差 ess を求めなさい。
G(s) = 20(s + 3)/(s²(s + 10))r(t) = 2·t²/2
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 50 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 1/(s(s + 4)) を制御しています。 ステップ応答のピーク時間 tp を求めよ。
G(s) = 1/(s(s + 4))K = 50
tp = s
11.ボード線図と余裕ふつう
図の直列 RLC バンドパスフィルタでは、出力は R = 20 Ω の両端でとり、L = 10 mH、C = 2.2 µF である。 Q 値 Q を求めよ。
R = 20 ΩL = 10 mHC = 2.2 µF
Q =
12.ボード線図と余裕むずかしい
ユニティフィードバック系の開ループ伝達関数は L(s) = 0.7/(s(s + 1)) である。 |L(jω)| = 1 となるゲイン交差周波数 ωc を求めよ。
L(s) = 0.7/(s(s + 1))
ωc = rad/s